CN213398417U - 传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种传感器装置。传感器装置包括壳体、线路板、传感器组件；其中，壳体开设有容纳腔，且壳体包括相邻设置的第一面和第二面，第一面开设有进风口和出风口；线路板内置在容纳腔中，且线路板包括相背设置的正面和背面，线路板的正面安装传感器组件，正面朝第一面设置；壳体的第二面设置有通信接口，通信接口与传感器组件连接。本实用新型通过将传感器组件置于壳体的容纳腔内，结构紧凑，并在壳体设置进风口和出风口，让传感器组件充分接触空气，提高了气体数据的测量准确性。

Description

传感器装置

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种传感器装置。

背景技术

近年来，空气质量传感器被广泛的运用于空气清新机、空气净化器、空气调节器、通风设备、环境监控设备等产品中。空气质量传感器作为前端感知的重要组成部分，可靠稳定精准的检测才能联动设备进行预警及净化，保证环境空气的健康。目前主要的空气质量传感器一般测量单一气体，如PM2.5、CO2、 VOC等，并采用分立传感器搭建而成，整体安装复杂，测量准确度不高。当有多种气体存在的时候，单一空气传感器没办法综合准确检测出当前空气质量，应用传感器的设备没办法可靠联动工作。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的空气质量传感器测量精度低的问题，提供一种传感器装置。

一种传感器装置，包括：壳体、线路板、传感器组件；其中，所述壳体开设有容纳腔，且所述壳体包括相邻设置的第一面和第二面，所述第一面开设有进风口和出风口；所述线路板内置在所述容纳腔中，且所述线路板包括相背设置的正面和背面，所述线路板的正面安装所述传感器组件，所述正面朝所述第一面设置；所述壳体的所述第二面设置有通信接口，所述通信接口与所述传感器组件连接。

在其中一个实施例中，所述传感器组件包括颗粒物传感器、温湿度传感器、 TVOC传感器、二氧化碳传感器；所述温湿度传感器、所述TVOC传感器、所述二氧化碳传感器设置在靠近所述进风口的位置，所述颗粒物传感器设置在靠近所述进风口与所述出风口之间的中间位置。

在其中一个实施例中，所述进风口的形状包括圆形、方形、百叶状中的其中一种。

在其中一个实施例中，所述出风口的形状包括圆形、方形、百叶状中的其中一种。

在其中一个实施例中，所述传感器装置还包括：内置在所述容纳腔的涡轮模块，所述涡轮模块用于将空气中的气体引流至所述壳体内部。

在其中一个实施例中，传感器装置还包括温度补偿电路，与所述TVOC传感器连接，所述温度补偿电路用于对所述TVOC传感器输出的电压信号进行温度补偿。

在其中一个实施例中，所述温度补偿电路包括取样单元、温度补偿单元；其中，所述取样单元分别与所述电源、所述TVOC传感器、地端连接，用于对所述TVOC传感器输出的电压进行取样；所述温度补偿单元分别与电源、所述取样单元连接，用于对所述TVOC传感器输出的电压进行温度补偿。

在其中一个实施例中，所述温度补偿电路还包括分压单元、第一滤波单元、第二滤波单元；所述分压单元分别与所述温度补偿单元、所述第一滤波单元、地端连接，用于调整所述温度补偿电路中的电压降；所述第一滤波单元分别与所述分压单元、所述第二滤波单元连接，用于对所述分压单元输出的信号进行滤波处理；所述第二滤波单元分别与所述第一滤波单元、取样单元连接，用于对所述取样单元输出的信号进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述传感器装置还包括控制模块和通信模块；所述控制模块分别与颗粒物传感器、温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器连接，所述控制模块将传感器检测到的信号进行处理并输出数字信号；所述通信模块与所述控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。

在其中一个实施例中，所述壳体还包括与所述第一面相背设置的第三面，所述传感器装置还包括显示装置，所述显示装置设置于所述壳体的第三面，所述显示装置与所述控制模块连接，所述显示装置用于即时显示空气质量指标。

上述实施例中，通过将传感器组件置于壳体的容纳腔内，结构紧凑，并在壳体设置进风口和出风口，让传感器组件充分接触空气，提高了气体数据的测量准确性。

附图说明

图1为一个实施例中的传感器装置的结构示意图；

图2为一个实施例中的传感器装置的结构示意图；

图3为一个实施例中的传感器装置的结构示意图；

图4为一个实施例中的传感器装置的结构示意图。

附图标记说明：10、壳体；20、线路板；30、传感器组件；110、容纳腔； 120、壳体的第一面；130、壳体的第二面；140、进风口；150、出风口；160、通信接口；310、颗粒物传感器；320、温湿度传感器；330、TVOC传感器；340、二氧化碳传感器；400、涡轮模块；50、电源；60、温度补偿电路；610、温度补偿单元；620、取样单元；630、分压单元；640、第一滤波单元；650、第一滤波单元；660、输出单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，为一个实施例中的传感器装置的结构示意图。

一种传感器装置，包括：壳体10、线路板20、传感器组件30；其中，壳体开设有容纳腔110，且壳体10包括相邻设置的第一面120和第二面130，第一面120开设有进风口140和出风口150；线路板20内置在容纳腔110中，且线路板20包括相背设置的正面和背面，线路板20的正面安装传感器组件30，正面朝第一面120设置；壳体10的第二面130设置有通信接口160，通信接口160 与传感器组件30连接。

上述实施例中，通过将传感器组件30置于壳体的容纳腔110内，结构紧凑，并在壳体10设置进风口140和出风口150，让传感器组件30充分接触空气，提高了气体数据的测量准确性。同时在壳体10的第二面130设置通信接口160，有利于传感器与其他外部器件的信息交互。

请参照图2，为一个实施例中的传感器装置的结构示意图。

传感器组件30包括颗粒物传感器310、温湿度传感器320、TVOC传感器330、二氧化碳传感器340；温湿度传感器320、TVOC传感器330、二氧化碳传感器340 设置在靠近进风口140的位置，颗粒物传感器310设置在靠近进风口140与出风口150之间的中间位置。颗粒物传感器310用于检测空气中的PM2.5浓度信息，温湿度传感器320用于检测环境的温湿度，TVOC传感器330用于检测TVOC 气体浓度信息，二氧化碳传感器340用于检测CO₂浓度信息。由于TVOC传感器 330是一个比较容易发热的器件，将其设置于靠近进风口140处，一方面可以有效散热，保证TVOC传感器330能够准确获得气体浓度信息，另一方面可以让TVOC 传感器330充分感知空气，提高了气体浓度数据的测量准确性。多个气体传感器集成于传感器组件30，能够同时测量PM2.5、CO₂、TVOC、温湿度等空气质量参数，同时，温湿度传感器320根据环境中的温湿度数据，对颗粒物传感器310、 TVOC传感器330、二氧化碳传感器340进行湿温度补偿，保证每一个传感器可以在不同温湿度场景下都可以测量到真实可靠稳定的空气质量数据。

在其中一个实施例中，进风口140的形状包括齿轮状、圆形、方形、百叶状中的其中一种。通过设置进风口140的形状，保证大量空气能够进入传感器装置内部，使得每个传感器都能充分感知空气的流动，提高了气体浓度的测量准确性。

在其中一个实施例中，出风口150的形状包括齿轮状、圆形、方形、百叶状中的其中一种。通过设置出风口150的形状，结合进风口140的形状，形成气体的对流，可以引入更多的空气，形成灌堂风，使得每个传感器都能充分感知空气的流动，提高了气体浓度的测量准确性。

请参阅图3，为一个实施例中的传感器装置的结构示意图。

传感器装置还包括：内置在容纳腔110的涡轮模块400，涡轮模块400用于将空气中的气体引流至壳体10内部。涡轮模块400包括至少一个风扇，风扇设置在颗粒物传感器310上，且风扇设置于进风口140与出风口150的中间位置。涡旋模块400与进风口140、出风口150的结合，能将空气中的更多的气体引流至壳体10内部，保证了各个传感器能够充分感知到空气。通过将涡轮模块400 与进风口140、出风口150的结合，使得整体结构紧凑，独特精良的风道设计保证产品整体体积小，可以应用于多种小型结构场景。示例性地，将传感器装置安装在房间顶部，门窗关好，开启传感器装置中的涡旋模块400，将房间内的空气引流入传感器装置内部，各个传感器感知到空气的流动，此时湿温度传感器 320获取空气中的温湿度，当湿度过大时，温湿度传感器对其他气体传感器进行湿度补偿，保证湿度对其他气体传感器的影响降到最低，同时颗粒物传感器310 检测到PM2.5的浓度信息，二氧化碳传感器340检测到CO2的浓度信息，TVOC 传感器330检测到TVOC的浓度信息，并将这些浓度信息转化为模拟电压信号发送到线路板20上的控制器，控制器将模拟电压信号转化为数字信号，并通过通信接口160将数字信号输出到外部设备，通过外部设备就可以看到空气质量指标参数，通过各项气体指标参数，判断房间内的空气质量是否适宜居住或生产。上述的传感器装置，由于各模块尺寸小，结构紧凑，整体体积小，有利于安装在众多场所来检测空气质量参数。

请参阅图4，为一个实施例中的传感器装置的结构示意图。

传感器装置还包括温度补偿电路60，温度补偿电路与60TVOC传感器330连接，用于对TVOC传感器330输出的电压进行温度补偿。通过温度补偿电路，改善了TVOC传感器电路的温漂特性，提高了传感器测量数据的准确性和稳定性。

在一实施例中，温度补偿电路60包括温度补偿单元610、取样单元620；其中，温度补偿单元610分别与电源50、取样单元620连接，用于对TVOC传感器330输出的电压进行温度补偿；取样单元620分别与电源50、TVOC传感器330、地端连接，用于对TVOC传感器330输出的电压进行取样。通过设置温度补偿单元610，抵消了外界温度变化对TVOC传感器330的影响，保证了TVOC浓度的测量准确性。

在一实施例中，温度补偿电路60还包括分压单元630、第一滤波单元640、第二滤波单元650；分压单元630分别与温度补偿单元610、第一滤波单元640、地端连接，用于调整温度补偿电路60中的电压降；第一滤波单元640分别与分压单元630、第二滤波单元650连接，用于对分压单元输出的信号进行滤波处理；第二滤波单元650分别与第一滤波单元640、取样单元620连接，用于对取样单元输出的信号进行滤波处理。滤波电路能够对接收的直流电进行滤波，防止杂质干扰信号对驱动信号的产生干扰。第一滤波单元640和第二滤波单元650均包括滤波电路，具体的，滤波电路包括无源滤波电路和有源滤波电路。无源滤波电路可由无源元件(电阻、电容、电感)组成，其主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波电路也可由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成，其主要形式是有源RC滤波。

在一实施例中，温度补偿电路60还包括输出单元660，输出单元660分别与第一滤波单元640、第二滤波单元650连接，用于输出对TVOC传感器330输出的电压进行温度补偿后的模拟电压信号。

在一实施例中，温度补偿单元610包括第一电阻、第二电阻；第一电阻分别与电源50、分压单元630连接，第一电阻用于对TVOC传感器330输出的电压进行温度补偿；第二电阻与第一电阻并联，使得第一电阻与第二电阻形成的等效电阻与温度变化呈线性化关系。

在其中一个实施例中，传感器装置还包括控制模块和通信模块；控制模块分别与颗粒物传感器310、温湿度传感器320、TVOC传感器330、二氧化碳传感器340连接，控制模块将传感器检测到的信号进行处理并输出数字信号；通信模块与控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。控制模块可以是单片机。

在其中一个实施例中，控制模块还可以包括存储器，分别与颗粒物传感器 310、温湿度传感器320、TVOC传感器330、二氧化碳传感器340连接，存储器用于存储颗粒物传感器310、温湿度传感器320、TVOC传感器330、二氧化碳传感器340检测到的浓度信息。存储器可以是RAM、ROM、FLASH、光盘、软盘或机械硬盘。示例性地，首次测量空气质量指标时，存储器存储PM2.5、CO2、TVOC、温湿度等空气质量参数，在第二次测量空气质量指标时，控制模块通过提取存储器存储下来的首次空气质量参数并将其与第二次空气质量参数进行比较，通过比较判断当前空气质量的变化程度，让使用人员或居住人员了解到当前的空气环境，从而为后续的空气改善提供了预警。

在其中一个实施例中，壳体10还包括与第一面相背设置的第三面，传感器装置还包括显示装置，显示装置设置于壳体10的第三面，显示装置与控制模块连接，显示装置用于即时显示空气质量指标。

在其中一个实施例中，显示装置包括显示器，显示器可以是OLED显示器、 QLED显示器或LCD显示器。

在其中一个实施例中，外部设备可以是手机、平板、电脑中的一种。具体地，传感器装置检测到的多气体的浓度信息，传感器装置中的通讯模块将浓度信息发送至外部设备，外部设备将空气质量指标显示出来，对于环境的空气调节具有指导作用。

在另一个实施例中，一种传感器装置可以包括：壳体、线路板、颗粒物传感器、温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器、CO传感器、NO2传感器、 NO传感器；壳体开设有容纳腔，且壳体包括相邻设置的第一面和第二面，第一面开设有进风口和出风口；线路板内置在容纳腔中，且线路板包括相背设置的正面和背面，线路板的正面安装传感器组件，正面朝第一面设置；壳体的第二面设置有通信接口，通信接口与分别颗粒物传感器、温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器、CO传感器、NO2传感器、NO传感器连接。

在其中一个实施例中，温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器、CO 传感器、NO2传感器、NO传感器设置在靠近进风口的位置，颗粒物传感器设置在靠近进风口与出风口之间的中间位置。颗粒物传感器用于检测空气中的PM2.5 浓度信息，温湿度传感器用于检测环境的温湿度，TVOC传感器用于检测TVOC气体浓度信息，二氧化碳传感器用于检测CO2浓度信息，CO传感器用于检测CO的浓度信息，NO₂传感器用于检测NO₂的浓度信息、NO传感器用于检测NO的浓度信息。由于TVOC传感器是容易发热的器件，将其设置于靠近进风口处，一方面可以有效散热，保证TVOC传感器能够准确获得气体浓度信息，另一方面可以让TVOC 传感器充分感知空气，提高了气体浓度数据的测量准确性。多个气体传感器集成于传感器组件，能够同时测量PM2.5、CO2、TVOC、温湿度等空气质量参数，同时，温湿度传感器根据环境中的温湿度数据，对颗粒物传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器进行湿温度补偿，保证传感器可以在不同温湿度场景下都可以测量到真实可靠稳定的空气质量数据。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种传感器装置，其特征在于，包括：壳体、线路板、传感器组件；其中，所述壳体开设有容纳腔，且所述壳体包括相邻设置的第一面和第二面，所述第一面开设有进风口和出风口；所述线路板内置在所述容纳腔中，且所述线路板包括相背设置的正面和背面，所述线路板的正面安装所述传感器组件，所述正面朝所述第一面设置；所述壳体的所述第二面设置有通信接口，所述通信接口与所述传感器组件连接。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器组件包括颗粒物传感器、温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器；所述温湿度传感器、所述TVOC传感器、所述二氧化碳传感器设置在靠近所述进风口的位置，所述颗粒物传感器设置在靠近所述进风口与所述出风口之间的中间位置。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述进风口的形状包括圆形、方形、百叶状中的其中一种。

4.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述出风口的形状包括圆形、方形、百叶状中的其中一种。

5.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置还包括：内置在所述容纳腔的涡轮模块，所述涡轮模块用于将空气中的气体引流至所述壳体内部。

6.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，传感器装置还包括温度补偿电路，与所述TVOC传感器连接，所述温度补偿电路用于对所述TVOC传感器输出的电压信号进行温度补偿。

7.根据权利要求6所述的传感器装置，其特征在于，所述温度补偿电路包括取样单元、温度补偿单元；其中，所述取样单元分别与电源、所述TVOC传感器、地端连接，用于对所述TVOC传感器输出的电压进行取样；所述温度补偿单元分别与所述电源、所述取样单元连接，用于对所述TVOC传感器输出的电压进行温度补偿。

8.根据权利要求7所述的传感器装置，其特征在于，所述温度补偿电路还包括分压单元、第一滤波单元、第二滤波单元；所述分压单元分别与所述温度补偿单元、所述第一滤波单元、地端连接，用于调整所述温度补偿电路中的电压降；所述第一滤波单元分别与所述分压单元、所述第二滤波单元连接，用于对所述分压单元输出的信号进行滤波处理；所述第二滤波单元分别与所述第一滤波单元、取样单元连接，用于对所述取样单元输出的信号进行滤波处理。

9.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置还包括控制模块和通信模块；所述控制模块分别与颗粒物传感器、温湿度传感器、TVOC传感器、二氧化碳传感器连接，所述控制模块将传感器检测到的信号进行处理并输出数字信号；所述通信模块与所述控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。

10.根据权利要求9所述的传感器装置，其特征在于，所述壳体还包括与所述第一面相背设置的第三面，所述传感器装置还包括显示装置，所述显示装置设置于所述壳体的第三面，所述显示装置与所述控制模块连接，所述显示装置用于即时显示空气质量指标。

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